DE3707504A1 - PTC COMPONENT AND THEIR PRODUCTION - Google Patents
PTC COMPONENT AND THEIR PRODUCTIONInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstands- Bauelement, insbesondere ein Widerstandsbauelement mit der speziellen Eigenschaft, daß bei zunehmender Temperatur der elektrische Widerstand des Bauelements innerhalb eines relativ engen Temperaturbereichs steil ansteigt. Ein solches Bauelement nennt man auch PTC- Bauelement oder Kaltleiter. Das Bauelement hat eine typische PTC-Kennlinie (PTC=positive temperature coefficient).The invention relates to an electrical resistance Component, in particular a resistance component with the special property that with increasing Temperature of the electrical resistance of the component steep within a relatively narrow temperature range increases. Such a component is also called PTC Component or PTC thermistor. The component has one typical PTC characteristic (PTC = positive temperature coefficient).
Stoffe mit PTC-Kennlinie lassen sich in verschiedensten Geräten und für verschiedenste Zwecke einsetzen: in einem Steuergerät, in welchem die Wärmeerzeugung beendet wird, wenn eine Heizvorrichtung eine hohe Temperatur erreicht; in einem PTC-Thermistor; in einem wärme empfindlichen Sensor; und in einer Schutzvorrichtung, in der, wenn in einer Schaltung z.B. aufgrund eines Kurz schlusses ein übermäßig starker Strom fließt, der stark zunehmende Strom eine Selbstaufheizung mit Entwicklung Joule′scher Wärme bewirkt, wodurch der Widerstand zunimmt und der Strom auf oder unter einen vorbestimmten Wert beschränkt wird. Wenn bei einer solchen Vorrichtung der Kurzschluß beseitigt ist, nimmt die Schaltung selbsttätig ihren Betrieb wieder auf. Als Stoffe mit PTC-Kennlinie wurden unterschiedlichste Materialien entwickelt, z.B. ein keramischer Stoff mit BaTiO3, in den einwertiges oder dreiwertiges Metalloxid eingebracht ist, sowie ein Polymer- Material mit einem Polymer wie z.B. Polyethylen, in welchem ein elektrisch leitendes Material, z.B. Ruß, dispergiert ist. Substances with a PTC characteristic can be used in a wide variety of devices and for a wide variety of purposes: in a control unit in which heat generation is stopped when a heating device reaches a high temperature; in a PTC thermistor; in a heat sensitive sensor; and in a protective device in which, when an excessively strong current flows in a circuit, for example due to a short circuit, the rapidly increasing current causes self-heating with the development of Joule heat, whereby the resistance increases and the current is at or below a predetermined value is restricted. When the short circuit is eliminated in such a device, the circuit automatically starts operating again. A wide variety of materials have been developed as materials with a PTC characteristic, for example a ceramic material with BaTiO 3 , into which monovalent or trivalent metal oxide is incorporated, and a polymer material with a polymer such as polyethylene, in which an electrically conductive material, such as carbon black, is dispersed.
Wie Fig. 3 zeigt, umfaßt ein PTC-Bauelement im allge meinen ein PTC-Eigenschaften aufweisendes Material 2, bestehend aus einem Polymer mit darin dispergiertem elektrisch leitendem Material (also eine PTC-Zusammen setzung), metallische Elektrodenplatten 3 a und 3 b, zwischen denen die PTC-Zusammensetzung sandwichartig eingeschlossen ist, und Leiterplatten 4 a und 4 b, die an die Elektrodenplatten 3 a und 3 b angeschlossen sind. Jede Elektrodenplatte ist über die zugehörige Leiter platte an ein anderes Bauelement, eine Maschine, einen Netzanschluß od.dgl. angeschlossen.As shown in FIG. 3, a PTC component generally comprises a material 2 having PTC properties, consisting of a polymer with an electrically conductive material dispersed therein (ie a PTC composition), metallic electrode plates 3 a and 3 b , between which the PTC composition is sandwiched, and circuit boards 4 a and 4 b , which are connected to the electrode plates 3 a and 3 b . Each electrode plate is on the associated circuit board to another component, a machine, a power supply or the like. connected.
Das PTC-Bauelement erhält man dadurch, daß man zunächst eine PTC-Zusammensetzung herstellt, diese PTC-Zusammen setzung zu einer Schicht formt, ein Laminat bildet, indem man auf die obere und die untere Oberfläche der Schicht durch Warmpressen metallische Folien-Elektroden aufbringt, das Laminat in der gewünschten Größe zu schneidet und auf der Oberfläche jeder der Elektroden durch Löten, Schweißen od.dgl. eine Leiterplatte an bringt. Das Verbinden der PTC-Zusammensetzung mit den Elektrodenplatten geschieht durch Warmpressen der PTC- Zusammensetzung an die Elektrodenplatten bei einer Temperatur in der Nähe des Schmelzpunkts der PTC-Zu sammensetzung.The PTC component is obtained by first creates a PTC composition, this PTC composition forms a layer, forms a laminate, by looking at the top and bottom surfaces of the Layer by hot pressing metallic foil electrodes applies the laminate in the desired size cuts and on the surface of each of the electrodes by soldering, welding or the like. a circuit board brings. Combining the PTC composition with the Electrode plates are made by hot pressing the PTC Composition to the electrode plates at a Temperature near the melting point of the PTC-Zu composition.
Man ist bestrebt, daß das PTC-Bauelement bei Zimmertempe ratur einen möglichst niedrigen Widerstandswert (einen Zimmertemperatur-Widerstand) und bei einer hohen Tempe ratur einen möglichst hohen Widerstandswert (Spitzen widerstand) aufweist. Der Zimmertemperatur-Widerstand hängt in erster Linie von dem Typ der PTC-Zusammensetzung und der Haftung zwischen der PTC-Zusammensetzung und der Oberfläche jeder der Elektroden ab. Um den Zimmer temperaturwiderstand herabzusetzen, kann man die Menge der elektrisch leitenden Partikel, die in die PTC- Zusammensetzung eingebracht werden, erhöhen. In diesem Fall jedoch nimmt der Spitzenwiderstand ab, so daß es nicht möglich ist, ein großes Verhältnis von Spitzen widerstand zu Zimmertemperaturwiderstand zu erreichen. Um die Haftung zwischen der PTC-Zusammensetzung und der Oberfläche jeder der Elektroden zu verbessern, wurde ein Verfahren zum Herabsetzen des Kontaktwiderstands zwischen der PTC-Zusammensetzung und jeder der Elektroden vorgeschlagen (US-PS′en 42 38 812 und 44 26 339).It is endeavored that the PTC component at room temperature resistance as low as possible (one Room temperature resistance) and at a high temperature resistance as high as possible (peaks resistance). The room temperature resistance depends primarily on the type of PTC composition and the liability between the PTC composition and the surface of each of the electrodes. Around the room To reduce temperature resistance, you can reduce the amount of the electrically conductive particles that enter the PTC Composition are introduced, increase. In this Case, however, the peak resistance decreases so that it is not possible a large ratio of peaks resistance to reach room temperature resistance. To the liability between the PTC composition and to improve the surface of each of the electrodes a method of reducing contact resistance between the PTC composition and each of the electrodes proposed (US-PS's 42 38 812 and 44 26 339).
Beim elektrischen Verbinden der Leiterplatten mit der zugehörigen Elektrode des PTC-Bauelements durch Löten, Schweißen od.dgl. wird das gesamte PTC-Bauelement er wärmt und ein Teil der PTC-Zusammensetzung wird durch die entstehende Hitze pyrolisiert, so daß sich Überhitzungs schäden zeigen, z.B. eine Gasentwicklung, eine durch Hitze bedingte Zerstörung oder ein Lösen des Übergangs zwischen der PTC-Zusammensetzung und den Elektrodenplatten. Aufgrund dieser Hitzeschäden wird das Haftvermögen zwischen der PTC-Zusammensetzung und den Elektroden abträglich be einflußt, und damit geht eine Erhöhung des Kontaktwider stands zwischen diesen Teilen einher.When electrically connecting the circuit boards with the associated electrode of the PTC component by soldering, Welding or the like the entire PTC component warms and part of the PTC composition is removed by the resulting heat pyrolyzed, so that overheating show damage, e.g. one gas evolution, one through Heat-related destruction or loosening of the transition between the PTC composition and the electrode plates. Because of this heat damage, the adhesiveness between the PTC composition and the electrodes influences, and thus increases the contact resistance was between these parts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein PTC-Bau element mit relativ niedrigem Zimmertemperatur-Wider stand zu schaffen, während gleichzeitig ein hoher Spitzen widerstand beibehalten wird. Außerdem soll ein Verfahren zum Herstellen eines qualitativ hochstehenden PTC-Bauelements mit geringem Zimmertemperatur-Widerstand geschaffen werden, bei dem die durch die Hitze hervorgerufene Beschädigung beim Schweißvorgang der Elektrodenplatten und der Leiter platten des Bauelements vermieden und dadurch der Kon taktwiderstand herabgesetzt wird.The invention has for its object a PTC construction element with a relatively low room temperature resistance got to create while maintaining a high peaks resistance is maintained. In addition, a procedure is said for the production of a high quality PTC component be created with low room temperature resistance, where the damage caused by the heat during the welding process of the electrode plates and the conductors plates of the component avoided and thereby the Kon clock resistance is reduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch fol gende Schritte aus:The inventive method is characterized by fol steps:
- - Es wird ein Laminat hergestellt, bestehend aus einer PTC-Zusammensetzung und mindestens zwei Elektroden platten, zwischen denen die PTC-Zusammensetzung einge schlossen ist,- A laminate is made up of one PTC composition and at least two electrodes plates between which the PTC composition is inserted is closed
- - der Oberseite jeder Elektrodenplatte gegenüber wird die Oberfläche einer mit der Elektrodenplatte des Laminats elektrisch zu verbindenden Leiterplatte unter Bildung einer schmalen Kontaktfläche angeordnet, und- The top of each electrode plate is opposite the surface of one with the electrode plate of the Laminates to be electrically connected under PCB Formation of a narrow contact area arranged, and
- - zwischen der Elektrode und dem Leiter wird über die schmale Kontaktfläche ein Strom geführt, um die beiden Teile zu verschweißen.- between the electrode and the conductor is over the narrow contact area led a current to the two Welding parts.
Das erfindungsgemäße PTC-Bauelement umfaßt eine PTC- Zusammensetzung, mindestens zwei Elektrodenplatten, zwischen denen die PTC-Zusammensetzung sandwichartig eingeschlossen ist, und mit denen die Zusammensetzung innig verbunden ist, und mit einer Leiterplatte für jeweils eine Elektrode, die mit der Elektrodenplatte verbunden ist. Dieses PTC-Bau element besitzt an der Verbindungs-Grenzfläche zwischen jeweils einer Elektrodenplatte und der dazugehörigen Lei terplatte ein Klümpchen, welches durch Verschmelzen der beiden Platten gebildet ist.The PTC component according to the invention comprises a PTC Composition, at least two electrode plates, between which sandwiched the PTC composition and with which the composition is intimately connected, and with a circuit board for one electrode each is connected to the electrode plate. This PTC construction element has at the connection interface between one electrode plate and the corresponding Lei a lump, which is formed by fusing the two plates is formed.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand der Zeichnung näher erläutert. The following are exemplary embodiments of the invention hand of the drawing explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Schnittansicht, die zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, Fig. 1 is a sectional view used to illustrate the method according to the invention,
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PTC-Bauelements, und Fig. 2 is a sectional view of an embodiment of a PTC device according to the invention, and
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines PTC-Bau elements. Fig. 3 is a perspective view of a PTC construction elements.
Ein erfindungsgemäßes PTC-Bauelement umfaßt mindestens zwei Elektroden, eine zwischen den Elektroden befindliche PTC- Zusammensetzung sowie Leiter, die an den Elektroden festge legt sind. Beispiele für solche PTC-Zusammensetzungen sind BaTiO3 mit einem darin befindlichen einwertigen oder dreiwertigen Metalloxid, sowie ein Gemisch eines Polymers und elektrisch leitender Partikel.A PTC component according to the invention comprises at least two electrodes, a PTC composition located between the electrodes and conductors which are fixed to the electrodes. Examples of such PTC compositions are BaTiO 3 with a monovalent or trivalent metal oxide therein, and a mixture of a polymer and electrically conductive particles.
Beispiele für Polymere, die im Rahmen der Erfindung ein gesetzt werden können, sind: Polyethylen, Polyethylenoxid, Polybutadien, Polyethylenacrylate, Ethylen-Acrylsäureethylesther- Copolymere, Ethylen-Acrylsäure-Copolymere, Polyester, Polyamide, Polyäther, Polycaprolactam, fluorierte Ethylen- Propylen-Copolymere, chloriertes Polyethylen, sulfochlo riertes Polyethylen, Ethylvinylacetat-Copolymere, Poly propylen, Polystyrol, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Polyvinylchlorid, Polycarbonate, Polyacetale, Polyalkylen oxide, Polyphenylenoxid, Polysulfone, Fluorkunststoffe und Mischpolymere aus mindestens zwei der oben angegebenen Polymere. Im Rahmen der Erfindung können der Typ der Poly mere und die Zusammensetzungsverhältnisse abhängig von der gewünschten Funktionsweise, dem Anwendungsfall u.dgl. variiert werden. Examples of polymers that are within the scope of the invention can be used are: polyethylene, polyethylene oxide, Polybutadiene, polyethylene acrylates, ethylene-acrylic acid ethyl ester Copolymers, ethylene-acrylic acid copolymers, polyesters, Polyamides, polyethers, polycaprolactam, fluorinated ethylene Propylene copolymers, chlorinated polyethylene, sulfochlo rated polyethylene, ethyl vinyl acetate copolymers, poly propylene, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymers, Polyvinyl chloride, polycarbonates, polyacetals, polyalkylene oxides, polyphenylene oxide, polysulfones, fluoroplastics and Copolymers of at least two of the above Polymers. In the context of the invention, the type of poly mere and the compositional relationships depend on the desired mode of operation, the application, etc. can be varied.
Beispiele für im Rahmen der Erfindung einsetzbare elektrisch leitende Partikel, die in dem Polymer dispergiert sind, sind Partikel aus elektrisch leitenden Stoffen wie Ruß, Graphit, Zinn, Silber, Gold und Kupfer.Examples of electrical used in the invention conductive particles dispersed in the polymer are particles of electrically conductive substances such as soot, Graphite, tin, silver, gold and copper.
Beim Herstellen der PTC-Zusammensetzung können zusätzlich zu dem Polymer und den elektrisch leitenden Partikel wahl weise verschiedene Additive eingesetzt werden. Solche Additive sind feuerhemmende Mittel, wie z.B. antimonhaltige Verbindungen, phosphorhaltige Verbindungen, chlorierte Verbindungen und bromierte Verbindungen, Antioxidiermittel und Stabilisatoren.When making the PTC composition, additional to the polymer and the electrically conductive particles choice as different additives are used. Such Additives are fire retardants such as containing antimony Compounds, phosphorus-containing compounds, chlorinated Compounds and brominated compounds, antioxidants and stabilizers.
Die erfindungsgemäße PTC-Zusammensetzung wird hergestellt, indem ihre Rohstoffe, nämlich das Polymer, die elektrisch leitenden Partikel und weitere Additive in vorbestimmten Verhältnissen gemischt und geknetet werden.The PTC composition according to the invention is produced by making their raw materials, namely the polymer, the electrically conductive particles and other additives in predetermined Ratios are mixed and kneaded.
Das erfindungsgemäße PTC-Bauelement umfaßt die oben näher beschriebene PTC-Zusammensetzung und mindestens zwei Elektroden, die mit der Zusammensetzung in Kontakt stehen. Stoffe für die Elektroden, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, sind Metalle, wie sie für her kömmliche Elektroden üblich sind, z.B. Elektroden-Materialien wie Nickel, Kobalt, Aluminium, Chrom, Zinn, Kupfer, Silber, Eisen (einschließlich Eisenlegierungen wie rostfreier Stahl), Zink, Gold, Blei und Platin. Form und Größe der Elektroden lassen sich nach Wunsch variieren, abhängig vom Verwen dungszweck des PTC-Bauelements und anderen Parametern. Er findungsgemäß kann die Oberfläche der metallischen Elektrode durch elektrolytisches Abscheiden od.dgl. behandelt werden, um eine rauhe Oberfläche mit einer Anzahl feiner Vorsprünge auf der Oberfläche zu schaffen. Solche Vorsprünge werden an mindestens einer Oberfläche der Elektrode vorgesehen, nämlich an derjenigen, die in Berührung mit der PTC-Zusammen setzung kommt. The PTC component according to the invention comprises those detailed above described PTC composition and at least two Electrodes in contact with the composition. Fabrics for the electrodes used in the invention can be used are metals as they are used for conventional electrodes are common, e.g. Electrode materials such as nickel, cobalt, aluminum, chrome, tin, copper, silver, Iron (including iron alloys such as stainless steel), Zinc, gold, lead and platinum. Shape and size of the electrodes can be varied as desired, depending on the use purpose of the PTC component and other parameters. He According to the invention, the surface of the metallic electrode by electrolytic deposition or the like. be treated, around a rough surface with a number of fine protrusions to create on the surface. Such projections will be provided on at least one surface of the electrode, namely on those who are in contact with the PTC together settlement comes.
Im folgenden wird eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines PTC-Bauelements beschrieben.The following is an embodiment of a method described for manufacturing a PTC component.
Das PTC-Bauelement läßt sich herstellen, indem man das Zusammensetzungs-Material beispielsweise zu einem Film verar beitet, auf die Oberseite und die Unterseite des Films durch Warmpressen metallische Elektroden aufbringt, um ein Laminat zu erhalten, dieses Laminat nach Größe zuschneidet und an jeder der Elektroden durch Punktschweißung einen Leiter be festigt.The PTC component can be manufactured by the For example, make composition material into a film processes through to the top and bottom of the film Hot pressing applies metallic electrodes to a laminate to get this laminate cut to size and attached each of the electrodes be spot-welded to a conductor consolidates.
Beim erfindungsgemäßen Verbinden der Elektroden und der Leiter wird die Fläche einer Leiterplatte, die elektrisch mit der dazugehörigen Elektrode zu verbinden ist, gegenüber der Oberfläche der betreffenden Elektrodenplatte des Laminats, welches die PTC-Zusammensetzung und mindestens zwei Elektro denplatten mit dazwischenliegender PTC-Zusammensetzung um faßt, angeordnet, während in einem schmalen Flächenbereich eine Berührung erfolgt. Dann wird ein Strom über die schmale Kontaktfläche zwischen Elektrode und Leiter geleitet, um die beiden Teile zu verschweißen. Erfindungsgemäß läßt sich die Kontaktgabel in einem schmalen Flächenbereich in verschiede ner Weise erreichen. Beispiele für diese verschiedenen Möglichkeiten sind: in einem für den Leiter vorgesehenen Plattenmaterial werden ein oder mehrere Vorsprünge z.B. durch Stanzen od.dgl. ausgebildet, wobei diese Vorsprünge dann mit der Oberfläche der Elektrode in Berührung gebracht werden; ein oder zwei Vorsprünge werden in der Elektroden platte ausgebildet und diese Vorsprünge werden dann in Be rührung mit der Oberfläche der Leiterplatte gebracht; zwischen die Elektrodenplatte und die Leiterplatte werden Schweißmaterial-Stückchen gebracht. Bei diesem Verbindungs verfahren ist es wünschenswert, daß auf die Leiterplatte in Richtung auf die Seite der Elektrodenplatte Druck auf gebracht wird, während ein Strom fließt. Diese Aus führungsform führt zu einer sicheren Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Elektrodenplatte.When connecting the electrodes and the invention Conductor is the surface of a printed circuit board that is electrical to be connected to the associated electrode, opposite the surface of the relevant electrode plate of the laminate, which is the PTC composition and at least two electrical around the plates with the PTC composition in between summarizes, arranged while in a narrow area there is a touch. Then a stream flows over the narrow one Contact area between the electrode and the conductor passed to the to weld both parts. According to the Contact fork in a narrow area in different in a way. Examples of these different Possibilities are: in one intended for the leader Sheet material is one or more protrusions e.g. by punching or the like. formed, these projections then brought into contact with the surface of the electrode will; One or two protrusions are in the electrodes plate formed and these projections are then in Be brought contact with the surface of the circuit board; between the electrode plate and the circuit board Brought pieces of welding material. With this connection it is desirable to move the circuit board pressure towards the side of the electrode plate brought while a current is flowing. This out management leads to a secure connection between the printed circuit board and the electrode plate.
Das Verbinden der Elektrodenplatte und der Leiterplatte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Ein Laminat, bestehend aus einer PTC-Zusammensetzung 2 und zwei die Zusammensetzung sandwichartig einschließenden Elektroden platten 3 a und 3 b werden vorbereitet, und es wird eine Schweißelektrode 6 mit einer breiten Kontaktfläche in Berührung mit der Oberseite der oberen Elektrodenplatte 3 a des Laminats gebracht. Andererseits wurde durch eine Stanzvorrichtung od.dgl. zuvor ein Vorsprung 7 an der Unterseite der Leiterplatte 4 a gebildet, und die Spitze des Vorsprungs 3 wird in Berührung mit der Elektroden platte 3 gebracht. Die Leiterplatte 4 a wird durch eine Schweißelektrode 5 nach unten gedrückt. In diesem Zustand wird ein Strom durch die Schweißelektroden 5 und 6 ge leitet, damit ein starker Strom (z.B. 100 bis 2000A) kurzfristig durch den Vorsprung 7 fließt. Der Vorsprung 7 wird durch Entwicklung joule′scher Wärme quer zur Elektrodenplatte 3 a und zur Leiterplatte 4 a geschmolzen. Wenn der geschmolzene Abschnitt verfestigt ist, ist, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Klümpchen 8 gebildet. Da mit sind die Elektrodenplatte 3 a und die Leiterplatte 4 a miteinander verbunden.The connection of the electrode plate and the printed circuit board by the method according to the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2. A laminate consisting of a PTC composition 2 and two electrode plates 3 a and 3 b sandwiching the composition are prepared, and a welding electrode 6 with a wide contact area is brought into contact with the top of the upper electrode plate 3 a of the laminate. On the other hand, was the like by a punching device. previously formed a projection 7 on the underside of the circuit board 4 a , and the tip of the projection 3 is brought into contact with the electrode plate 3 . The circuit board 4 a is pressed down by a welding electrode 5 . In this state, a current is passed through the welding electrodes 5 and 6 so that a strong current (for example 100 to 2000 A) flows briefly through the projection 7 . The projection 7 is melted across the electrode plate 3 a and the circuit board 4 a by developing Joule heat. When the molten portion is solidified, as shown in Fig. 2, a lump 8 is formed. Since with the electrode plate 3 a and the circuit board 4 a are connected to each other.
Da das Schweißen in einem schmalen Kontaktflächenbereich durchgeführt wird, wird auf diesen schmalen Bereich ein starker Strom konzentriert, und nur dieser schmale Bereich wird innerhalb einer kurzen Zeitspanne geschmolzen. Die in diesem Zeitraum entwickelte Wärme wird für den Schweißvorgang effektiv ausgenutzt. Nach dem Schweißen kann die Wärme rasch abgeleitet werden, so daß es mög lich ist, die während des Schweißvorgangs eintretende hitzebedingte Beschädigung zu minimieren.Because welding takes place in a narrow contact area is performed on this narrow area strong current concentrated, and only this narrow area is melted within a short period of time. The heat developed during this period is used for the Effective use of welding process. After welding the heat can be dissipated quickly so that it is possible is the one that occurs during the welding process minimize heat-related damage.
Im Rahmen der Erfindung läßt sich wahlweise eine Kunst harzschicht auf der Oberfläche des PTC-Bauelements aus bilden. Beispiele für in Frage kommende Harze für die Schicht sind Epoxyharze, Phenolharze, Polyethylen, Poly propylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Acrylharze, Fluorkunststoffe, Polyamid harze, Polycarbonatharze, Polyacetalharze, Polyalkylen oxide, gesättigte Polyesterharze, Polyphenylenoxid, Poly sulfone, Poly-Paraxylol, Polyimide, Polyamid-Imide, Polyester imide, Polybenzimidazol, Polyphenylensulfide, Silikonharze, Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharze, Melaminharze, Furanharze, Alkydharze, ungesättigte Polyesterharze, Diallylphtalat harze, Polyurethanharze, Mischpolymere aus diesen Stoffen sowie modifizierte Harze, wobei die genannten Harze modifi ziert werden durch die Reaktion des Harzes mit einem chemischen Reaktionsmittel, durch Vernetzung mittels Strahlung, durch Copolymerisation od.dgl. Von den genannten Harzen sind Epoxyharze sowie Phenolharze be vorzugte Stoffe. Verschiedene Additive wie Weichmacher, Härter, Vernetzungsmittel, Antioxidiermittel, Füll stoffe, Antistatik-Mittel und feuerhemmende Mittel können in die Harze eingebracht werden. Die im Rahmen der Er findung verwendeten Harze besitzen zumindest elektrische Isolierfähigkeit und haben Haftungsvermögen bezüglich der Oberfläche des PTC-Bauelements. Hinsichtlich der Harz-Beschichtungsverfahren sind keine Einschränkungen gegeben, das Beschichten kann durch Sprühen, Auftragen, Tauchen od.dgl. geschehen. Nach dem Beschichten mit dem Kunstharz kann z.B. durch chemische Behandlung, durch Erwärmung oder durch Bestrahlung das Harz ausgehärtet werden. Das Aushärt-Verfahren läßt sich abhängig vom Typ des Harzes variieren.Within the scope of the invention, an art can be chosen resin layer on the surface of the PTC component form. Examples of suitable resins for the Layer are epoxy resins, phenolic resins, polyethylene, poly propylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, Polyvinyl alcohol, acrylic resins, fluoroplastics, polyamide resins, polycarbonate resins, polyacetal resins, polyalkylene oxides, saturated polyester resins, polyphenylene oxide, poly sulfones, poly-paraxylene, polyimides, polyamide-imides, polyester imides, polybenzimidazole, polyphenylene sulfides, silicone resins, Urea-formaldehyde synthetic resins, melamine resins, furan resins, Alkyd resins, unsaturated polyester resins, diallyl phthalate resins, polyurethane resins, copolymers of these substances as well as modified resins, the resins mentioned being modified be decorated by the reaction of the resin with a chemical reactants, by means of crosslinking Radiation, by copolymerization or the like. Of the Resins mentioned are epoxy resins and phenolic resins preferred fabrics. Various additives such as plasticizers, Hardener, crosslinking agent, antioxidant, filler fabrics, antistatic agents and fire retardants be introduced into the resins. The under the Er Resins used have at least electrical Isolation ability and have liability regarding the surface of the PTC component. With regard to the Resin coating processes are not restrictions given, the coating can be done by spraying, applying, Diving or the like happen. After coating with the Resin can e.g. through chemical treatment, through Heating or curing the resin by radiation will. The curing process can be dependent on Type of resin will vary.
Im folgenden werden spezielle Beispiele für die Erfindung näher erläutert. Die Beispiele haben keinerlei be schränkenden Charakter. Sämtliche Prozentangaben sind, wenn nicht anders angegeben, als Gewichtsprozent-Angaben zu verstehen.The following are specific examples of the invention explained in more detail. The examples have no be restrictive character. All percentages are unless otherwise stated, as percentages by weight to understand.
Es wurde eine PTC-Zusammensetzung mit folgenden Kompo nenten hergestellt:It was a PTC composition with the following compo manufactured:
Komponentecomponent
Polymer:
hochdichtes Polyethylen
(Handelsbezeichnung Niporan Hard
5100 von der Firma Tokyo Soda Co.)60%
Elektrisch leitende Partikel:
Ruß (Handelsbezeichnung STERLING V
von der Firma Cabot Co.)38%
Additiv:
Antioxidiermittel (Irganox 1010) 2%Polymer:
high density polyethylene
(Trade name Niporan Hard
5100 from Tokyo Soda Co.) 60% electrically conductive particles:
Carbon black (trade name STERLING V
from Cabot Co.) 38% additive:
Antioxidant (Irganox 1010) 2%
Diese Zusammensetzung wurde mit einer Doppelwalzenmühle geknetet und mit Hilfe einer Extrudiermaschine (alterna tiv mit einer Walzmaschine) zu einem Film mit einer Dicke von 300 µm verarbeitet. Auf die Oberseite und die Unterseite des Films wurden Nickelfolien-Elektroden mit einer Dicke von 60 µm durch Warmpressen aufgebracht, um ein Laminat zu bilden. Die Oberfläche der Elektroden wurde aufgerauht. Das Laminat wurde nach Größe zuge schnitten (Stück von 10×10×0,40 mm).This composition was made using a twin roll mill kneaded and using an extrusion machine (alterna tiv with a rolling machine) to a film with a Thickness of 300 µm processed. On the top and the Nickel foil electrodes were used on the underside of the film a thickness of 60 microns applied by hot pressing to to form a laminate. The surface of the electrodes was roughened. The laminate was drawn according to size cut (pieces of 10 × 10 × 0.40 mm).
Es wurde eine Nickelplatte mit einer Dicke von etwa 100 µm hergenommen, und es wurden mit Hilfe einer Stanz vorrichtung zwei Vorsprünge mit einem Durchmesser von jeweils 0,1-0,2 mm in der Nickelplatte ausgebildet. Die Vorsprünge wurden auf der PTC-Elektrode angeordnet, und auf die Leiterplatte wurde eine Schweißelektrode mit einer breiten Kontaktfläche aufgebracht. Wie Fig. 1 zeigt, wurde eine separate Schweißelektrode auf der PTC-Elektrode derart angeordnet, daß sie nicht in Be rührung mit der Leiterplatte kam. In diesem Zustand wurde das Schweißen unter folgenden Schweißbedingungen durch geführt: Die elektrische Ausgangsleitung für den Schweiß vorgang betrug 5 Ws, der Elektrodendruck betrug 2 kp, und die Strom-Durchgangszeit betrug 0,5-2,0 ms.A nickel plate with a thickness of approximately 100 μm was taken, and two projections with a diameter of 0.1-0.2 mm each were formed in the nickel plate with the aid of a punching device. The protrusions were placed on the PTC electrode and a welding electrode with a wide contact area was applied to the circuit board. As shown in Fig. 1, a separate welding electrode was placed on the PTC electrode so that it did not come into contact with the circuit board. In this state, the welding was carried out under the following welding conditions: The electric output line for the welding process was 5 Ws, the electrode pressure was 2 kp, and the current passage time was 0.5-2.0 ms.
Vor dem Schweißvorgang wurde ein Zimmertemperatur-Wider stand des PTC-Bauelements von 50 mΩ gemessen, nach dem Schweißvorgang betrug der Zimmertemperatur-Widerstand 55 mΩ. Die Zunahme des Zimmertemperatur-Widerstands konnte also in einem so kleinen Bereich wie 5 mΩ ge halten werden.Before the welding process, a room temperature resistance of the PTC component of 50 mΩ was measured, after the welding process the room temperature resistance was 55 mΩ. The increase in the room temperature resistance could therefore be kept in a range as small as 5 mΩ.
Es wurde wie in Beispiel 1 ein PTC-Bauelement herge stellt, allerdings wurde die Verbindung zwischen jeder Leiterplatte und der zugehörigen Elektrodenplatte durch Löten hergestellt. Der Zimmertemperatur-Widerstand des so hergestellten PTC-Bauelements erhöhte sich von 50 mΩ (vor dem Schweißen) auf einen sehr hohen Wert von 254 mΩ (nach dem Schweißen).A PTC component was produced as in Example 1 poses, however, the connection between everyone PCB and the associated electrode plate through Soldering made. The room temperature resistance of the PTC component produced in this way increased from 50 mΩ (before welding) to a very high value of 254 mΩ (after welding).
Claims (5)
- - Es wird ein Laminat hergestellt, bestehend aus einer PTC-Zusammensetzung und mindestens zwei Elektroden platten, zwischen denen die PTC-Zusammensetzung einge schlossen ist,
- - der Oberseite jeder Elektrodenplatte gegenüber wird die Oberfläche einer mit der Elektrodenplatte des Laminats elektrisch zu verbindenden Leiterplatte unter Bildung einer schmalen Kontaktfläche angeordnet, und
- - zwischen der Elektrode und dem Leiter wird über die schmale Kontaktfläche ein Strom geführt, um die beiden Teile zu verschweißen.
- - A laminate is produced, consisting of a PTC composition and at least two electrode plates, between which the PTC composition is enclosed,
- the surface of a printed circuit board to be electrically connected to the electrode plate of the laminate is arranged opposite the top of each electrode plate, forming a narrow contact area, and
- - A current is passed between the electrode and the conductor over the narrow contact surface in order to weld the two parts.
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